[发明专利]一种微纳米结构的氧化镓、其制备方法及应用

说明书

本案涉及一种微纳米结构的氧化镓、其制备方法及应用，在反应瓶中加入DL‑天冬氨酸和去离子水，超声溶解，然后向该溶液中依次加入PEG溶液、硝酸镓溶液和尿素，搅拌混合均匀后得无色澄清透明溶液；加热至沸腾，调节溶液的pH值为6，体系呈溶胶状；水洗干燥得前驱体材料；煅烧得α‑Ga₂O₃纳米材料。本发明以PEG‑4000和DL‑天冬氨酸为复合软模板剂，合成出了形貌、尺寸较为均一的GaOOH纳米晶体微球体结构，粒径为500nm。微球状的GaOOH纳米结构经煅烧后，可以获得形貌保持良好的α‑Ga₂O₃微球体，其对甲基紫水溶液的脱色率为99.85％，说明实验制备的α‑Ga₂O₃微球体具有良好的光催化性能。

技术领域

本发明涉及纳米金属氧化物的制备技术领域，具体涉及一种微纳米结构的氧化镓、其制备方法及应用。

背景技术

纳米金属半导体氧化物在传感检测、污水处理、空气净化等领域有广泛应用，其制备方法的选择、形貌和尺寸的控制仍是当今纳米科技和环境化学领域的研究热点。纳米氧化镓(Ga₂O₃)是一种N型宽带隙(4.7-4.9eV)的半导体氧化物，在光电子器件、传感器以及催化领域都有广泛的应用前景，而纳米氧化镓用于废水处理的研究相对较少，如何控制氧化镓纳米材料的形貌、尺寸进而影响纳米氧化镓的光催化性能，科研工作者们一直在探索。目前，已报道的纳米氧化镓的制备方法有共沉淀法、热蒸发法、化学气相沉积(CVD)法、热退火法、水热合成法、微波法等。低温水热法是液相法中制备纳米粒子最简单有效的方法之一，目前已报道的水热合成纳米氧化镓的方法中，Ga₂O₃形貌和尺寸的控制主要是通过温度、pH值或通过有机溶剂和表面活性剂来调控的。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种微纳米结构的氧化镓、其制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微纳米结构的氧化镓的制备方法，包括如下步骤：

S1：向反应瓶中加入DL-天冬氨酸和去离子水，超声溶解，然后向该溶液中依次加入PEG溶液、硝酸镓溶液和尿素，搅拌混合均匀后得无色澄清透明溶液；DL-天冬氨酸和PEG的质量比为0.04:0.4-0.04:6；

S2：将无色澄清透明溶液然后从室温起加热至沸腾，直至体系中出现白色沉淀且浑浊度不再增加时调节溶液的pH值为6，体系呈溶胶状；

S3：将体系保持沸腾状态继续搅拌3h后停止加热，自然冷却至室温，经10h左右自然沉降后分离沉淀物并先后用蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，最后于60℃条件下真空干燥12h，得前驱体材料；

S4：将前驱体材料装入刚玉坩埚并置于马弗炉中，在450℃条件下煅烧3h后得α-Ga₂O₃纳米材料。

进一步地，所述PEG分子量为4000，配制成PEG溶液的浓度为0.1mol/L。

进一步地，硝酸镓溶液的浓度为0.2mol/L，与DL-天冬氨酸的体积质量比为0.5ml:0.02g～0.5ml:0.05g。

本发明进一步提供一种如上所述的制备方法制得的微纳米结构的氧化镓。

本发明进一步提供一种如上所述的微纳米结构的氧化镓的应用，该氧化镓可用于对染料废水的光催化降解。